【摘要】：等離子電弧增材制造工藝具備電弧穩(wěn)定性高、能量密度集中的優(yōu)點,常用來制造大型金屬構件。但是在實際應用過程中,由于堆敷層高度的變化,使得弧長變化難以恒定,同時工藝參數的變化,也會影響增材制造過程的穩(wěn)定性。因此本文針對等離子電弧機器人自動增材制造過程,設計了等離子自動增材制造過程監(jiān)測系統(tǒng),并對增材制造過程中弧長的變化進行預測,為在線校正電弧長度奠定基礎。首先進行了等離子電弧增材制造監(jiān)控系統(tǒng)設計與研發(fā)。開發(fā)了電參數和溫度信息采集模塊,設計調試了信號調理電路和保護電路,并將其與移動觸摸式一體機集成,形成了移動觸摸式等離子電弧增材制造監(jiān)控硬件裝置。然后針對等離子電弧增材制造的特點,編制了電參數和溫度信息采集模塊、數據分析、數據處理和數據存儲及回顯模塊,形成移動觸摸式等離子電弧增材制造監(jiān)控軟件系統(tǒng),實現了等離子電弧增材過程多種參數的在線監(jiān)測。然后試驗研究了等離子弧增材制造工藝參數對弧長的影響的規(guī)律。主要是以堆敷電壓、堆敷電流、離子氣流量3個參量,進行大量工藝試驗。采集試驗過程中各個參量,并且分析處理,獲取堆敷電壓、堆敷電流、離子氣流量對弧長的影響規(guī)律,為建立人工神經網絡的弧長預測模型的研究奠定基礎接著為了實現預測堆敷過程中弧長,采用Matlab軟件建立BP神經網絡模型。BP神經網絡模型以堆敷電流、電弧電壓、離子氣流量等三個特征參數作為輸入層,弧長作為輸出層。中間層采用不同的神經元數量對弧長預測精度進行訓練,分析了神經元數量對弧長預測精度的影響。訓練結果表明,當BP神經網絡的中間層神經元數量為7時,其預測精度較高,其平均準確率達到89.42%。進一步利用所設計的移動觸摸式等離子電弧增材制造監(jiān)控系統(tǒng),包括所建立的BP神經網絡模型,對等離子弧增材制造工藝過程進行了監(jiān)測,并對增材制造過程中的弧長變化進行驗證試驗。系統(tǒng)運行結果表明,該系統(tǒng)可以對等離子弧增材制造工藝的電參數和溫度參數進行實時檢測,同時也可以實時預測單道堆敷的實時弧長的變化。最后對弧長的控制方法進行了初步研究。控制模型以弧長偏差和偏差變化率為輸入量,具體是以神經網絡模型實時預測出的弧長為反饋量,以表征弧長調整量的電壓模擬量為輸出量建立了雙輸入單輸出的二維模糊控制器的基本模型。研究時采用Matlab軟件,通過模糊化、模糊推理、解模糊的處理過程,建立等離子弧增材制造弧長預測的模糊控制規(guī)則表。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.2
【圖文】：

研宄單層以及多層成形時預熱溫度和電流等因素對零件成形質量的影響，觀逡逑察成形件微觀組織，并測試其力學性能，其５Ａ０６鋁合金成形件不同位置的組織形貌如逡逑圖１．１所示。為保證良好的成型，建立了單層單道基板預熱溫度和電弧峰值電流工藝規(guī)逡逑范帶判據。結果表明：成形件的第一層的高度為３．４ｍｍ，接下來急劇下降，直到第８層逡逑后高度穩(wěn)定在１．７ｍｍ左右。層間組織為細小的樹枝晶和等軸晶；層間結合為柱狀樹枝逡逑晶；頂部組織為等軸晶，因此組織最為細密。成形件的抗拉強度為２９５ＭＰａ，伸長率為逡逑３６°／。，在力學性能表現出各向同性。逡逑ｉ）＝塌二」逡逑Ｉ－—逡逑柋，：：①：Ｊ逡逑圖１．１邋５Ａ０６鋁合金成形件不同位置的組織形貌［｜％邋（ａ）層與層之間；（ｂ）層間及結合處：（ｃ）邋Ｉ逡逑區(qū)域放大組織；（ｄ）丨丨區(qū)域放大組織：（ｅ）邋１１１區(qū)域放大組織逡逑Ｃｈｅｎ邋Ｓｈｅｎ等人［｜｜】在采用絲材——電弧增材制造方法制造富鐵的Ｆｅ－Ａｌ金屬間化合逡逑物。在該試驗中，搭建了電弧增材制造系統(tǒng)，并且用來制備富含鐵的Ｆｅ－Ａｌ金屬間化合逡逑物，同時該合金需要具有２５％的鋁原子含量，其絲材——電弧增材制造過程示意圖如圖逡逑１．２所示。在該實驗中，合金的制備是將元素鐵和鋁通過送絲的方式添加到焊接工藝中逡逑混合產生的。采用光學顯微進行組織分析

Ｔａｋｅｙｕｋｉ邋Ａｂｅ等人進行了采用電弧增材制造方法進行不銹鋼和鎳基合金異種金逡逑屬堆敷試驗，該試驗采用電弧焊技術，同時采用外部送絲的方式，金屬絲材通過電弧放逡逑電而熔化，然后在該過程中依次累積堆敷，其增材制造系統(tǒng)如圖１．３所示。基于電弧增逡逑材制造工藝，采用直接以及局部地方式向熔池添加材料。通過在加工過程中局部改變送逡逑絲材料的方式，可以在制造的單個部件中同時使用多種材料。在這項研宄中，進行了兩逡逑種不同的金屬沉積，所使用的材料分別是不銹鋼和鎳基合金，著重研宄了界面附近的力逡逑學性能，如硬度和結合強度等。結果發(fā)現所制造的合金的機械性能與散裝材料的機械性逡逑能相當。在焊縫金屬與Ｎｉ３０８２焊縫金屬界面附近未發(fā)現焊接缺陷。鍵合區(qū)域的深度，逡逑即在ＹＳ３０８Ｌ和Ｎｉ６０８２的化學成分改變的區(qū)域，深度約為０．１９ｍｍ；邋ＹＳ３０８Ｌ和Ｎｉ６０８２逡逑的結合強度與ＹＳ３０８Ｌ焊縫金屬和Ｎｉ６０８２焊縫金屬的抗拉強度相當。逡逑此外，還提出了使用兩種以上材料的加法制造系統(tǒng)和火炬路徑規(guī)劃方法。通過使用逡逑這種方法

邐等離子弧X棽鬧圃旃碳嗖庥牖〕ぴげ夥椒ㄑ芯垮義希椋彥義賢跡保車緇≡霾鬧圃煜低常郟玻卞義希牽酰鎩劍椋睿緄熱耍徒辛聳褂玫緇≡霾鬧圃旒際踔圃歟粒冢常泵競轄穡⑶彝ü髡鰣義銑迤德世創(chuàng)锏較富Я５氖匝�，稻l≡霾鬧圃煜低呈疽饌既縵巒跡保此盡５緇≡霾鬧棋義顯旒際酰ǎ祝粒粒停┦且恢智痹詰姆椒ㄖ圃齏笮兔競轄鴆考Ｒ蛭眉際醭殺鏡�，效率笖]義系欽飧黽際醪⒚揮斜淮蠓段вτ�，具訛a艽蟮撓τ們繃�。灾q庀鈦繡持校祝粒粒統(tǒng)蹂義喜接τ糜謚圃歟粒冢常泵競轄穡曬竦猛耆旅艿模粒冢常泵競轄鴆考�。与此同时，为了辶x舷富Я�，获得良好的力学虚嗆，采用钢\瀆齔迤德剩ǎ�，２，１０，Ｋ|埃昂停擔埃埃保蓿┑姆絞藉義涎芯慷悅競轄鸞鶚舨考旯勱峁�、蠒灑讬┋和拉伸虚嗆祿习响。结果钡a鰨齔迤德矢膩義媳浠岬賈潞賦卣竦

本文編號：2794819